SAVANYODÁSI FOLYAMATOK AZ ODORVÁRI TALAJOKBAN. MUCSI LÁSZLÓ JATE Természeti Földrajzi Tanszék

Átírás

1 Mucsi L Savanyodási folyamatok az odorvári talajokban, Bükk karsztja, vizei, barlangjai Miskolc, Barlangtani Konferencia Kötet pp SAVANYODÁSI FOLYAMATOK AZ ODORVÁRI TALAJOKBAN Bevezetés MUCSI LÁSZLÓ JATE Természeti Földrajzi Tanszék Az odorvári talajok genetikai típusainak meghatározásakor és a fizikai, kémiai alapvizsgálatok elvégzése után különböző talajsavanyodási folyamatokat ismertem föl. A természetes és az antropogén talajvizsgálatok útján lehet diagnosztizálni. Az erdők pusztulása (Waldsterben vagy az erdő halála ) és a tavak vizének elsavanyodása, élővilágának pusztulása a vízgyűjtőterület talajainak elsavanyodására vezethető vissza (MÁTÉ F. 1987). Bár az erdők pusztulása és a levegőszennyezés által okozott mérgezés közötti összefüggés mechanizmusát még nem teljesen sikerült tisztázni, a savas szennyeződések jelenlétéhez nem férhet kétség. HOHNEN, V. (1988) szerint, ha a levegőszennyezés és ezen belül jellemzően a savas eső szerepet is játszik az erdők pusztulásában, valószínűleg akkor sem a közvetlen pusztító hatás, hanem inkább a biotikus és az abiotikus stressz együttes formában rombolja őket. Minthogy a talaj háromfázisú, sokkomponensű rendszer, savasságának, illetve savassága mértékének szabatos értelmezése nehézségekbe ütközik. A talajkémiai irodalomban (FILEP GY BOHN, H.L. et al 1985, STEFANOVITS P. 1981) a talajok savasságát körülírt vizsgálati körülmények között, egyezményes eljárásokkal nyerhető adatok segítségével jellemzik. A talajok aktuális savanyúságának nevezik (MÁTÉ F. 1987) a tiszta vízzel vagy semleges sóoldattal, meghatározott talaj: folyadék arány mellett készített kivonat hidrogénion-koncentrációját, illetve az azt jellemző kitevőt, a ph-t. Savanyú, nem podzolos barna erdőtalaj savanyodási folyamata Az erősen savanyú nem podzolos barna erdőtalaj (később röviden savanyú erdőtalaj) savanyodása természetes, nem antropogén folyamat. E talajtípusok általában agyagpalán, filliten, porfiriten és hidroandeziten kialakult szelvények. Rendszerint öröklött és újraéledő, a talajképződés kezdete előtt létrejött agyagásványokat tartalmaznak, amelyek jelentősen vesztenek kolloid tulajdonságaikból. Kilúgozási szintjük sok szerves anyagot tartalmaz. Ennek a szintnek a színe barnás-fekete, a szerkezete szemcsés vagy morzsás. Igen savanyú, a ph-érték 3,5-4,5 körüli. A kicserélhető kationok meghatározásakor mindig találunk alumíniumot és vasat is a kicserélő oldatban. A felhalmozási szintben a savanyúság szintén jelentős (STEFANOVITS P. 1981). A talaj savas tulajdonsága a talajképződés alapanyagát szolgáltató (agyagpala) közetmálladék tulajdonságaira vezethető vissza. A bázisokban szegény kőzetek málladékai a talajképződés során könnyen elszegényednek lúgos hatású komponensekben, kedvező feltételeket teremtve a savanyodásnak (MÁTÉ F. 1987). Az odorvári savanyú erdőtalajból 1987-ben és 1991-ben gyűjtöttem mintákat. Az 5, 10 és 30 cm-es szintből begyűjtött anyagot a Békéscsabai Agrokémiai Állomáson elemezték. A

2 talaj vizes ph-ja 1987-ben 6,2, 5,5 és 5,3, míg a KCl-os ph 5,5, 4,4 és 4,0 volt. A két ph közötti különbség 0,7-ről 1,3-re nő, amely a kilúgozási szint intenzív savanyodására utal (1-2. ábra). se = savanyú erdőtalaj fr = fekete rendzina br = barna rendzina kv = köves, sziklás váztalaj 1.ábra. Vizes és KCl-os ph-értékek odorvári talajokban 1987-es mintákból. 2.ábra. KCl-os ph-értékek odorvári talajokban 1987-es és 199l-es mintákból. (Jelmagyarázatot lásd 1. ábra) 1991-ben csak a KCl-os ph-kat mérték, melyek 5,9, 3,9 és 3,8 voltak. Mivel a ph rendkivül érzékeny a környezeti változásokra, így a két adatsorból messzemenő következtetéseket nem vonhatunk le, de tényként megállapítható, hogy lényeges változás nem történt a talaj savas állapotában. A savanyú erdőtalaj kőzethatású savanyodását erősíti a savas ülepedés, emiatt megvizsgáltam a talaj szulfát és nitrát tartalmát. Ezek az anyagok a száraz és nedves ülepedéssel jutnak a talajfelszínre, majd a csapadékkal bemosódnak a mélyebb szintekbe. A talaj pufferhatása miatt a mélyebb szintekben alacsonyabb anion tartalmat tapasztaltam elsősorban a nitrátok esetében, míg a szulfát ionok eloszlása egyenletesebb volt ben a talaj nitrát és nitrit tartalma 8,3, 2,3 és 1,5 ppm volt, míg 1991-ben 64,7, 11,5 és 4,8 ppm (3. ábra).

3 3. ábra. SO 4 -tartalom odorvári talajokban 87-es és 91-es mintákból (Jelmagyarázat 1. ábra) Átlagosan közel nyolcszorosára növekedett a savanyú erdőtalaj nitrát tartalma. A szulfát tartalom is növekedett de nem ilyen drasztikusan ben 10,8, 11 és 25,4 ppm, míg 1991-ben 18,6, 16,6 és 22,1 ppm szulfát tartalmat mértem (4. ábra). 4.ábra. NO 3 -NO 2 - tartalom odorvári talajokban 87-es és 91-es mintákból (Jelmagy. 1. ábra) A már savanyú talajok esetében a savas csapadék károsan befolyásolja a talajszerkezet alakulását, tápanyag-szolgáltató képességét s ezen keresztül a növényzet anyagcseréjét is. Ennek hatására az aljnövényzet gyér és csak az útbevágások mentén találunk nedvesség és nitrogénjelző növényeket, pl. nagy csalánt (Urtica dioica). Az odorvári savanyú erdőtalaj fejlődése azt mutatja, hogy a kőzethatású savanyosodást a savanyú csapadék tovább erősíti. A gyenge pufferhatás miatt ez a savanyodási tendencia tovább fog folytatódni. Mészkő alapkőzetű talajok savanyodási folyamata A geológiai tényezők mellett a savasodást klimatikus körülmények is befolyásolják. A csapadékvíz kilúgozó hatására a talaj felső rétegeiből a mélybe vándorolnak a bázikus anyagok. Előbb a legoldékonyabb alkálifémek vegyületei lúgozódnak ki, majd az alkáli földfémek távoznak, főként hidrogénkarbonátjaik és szerves sóik formájában (MÁTÉ 1987). A kationcsere során kalcium, magnézium és a talajban gyakran előforduló egyéb fémionok lépnek a sav hidrogénionjainak a helyébe. Az ásványi anyagok feloldódnak az oldott széndioxidot tartalmazó csapadékban és talajvízben, mely a pozitív fémionokat az anionokkal, illetve a negatív töltésű bikarbonát ionokkal együtt a talajba juttatja. Amikor ezután kénsav kerül a talajba, a sav szulfátionja elviszi a kalcium- és magnéziumionokat, és

4 miután a szulfátoldat a fém kationjait kimosta a talajból, ott savasságot okozó hidrogénionok maradnak hátra (MOHNEN, V. 1988). A talajon átszivárgó csapadékvíz a szénsavon kívül az elhalt növényi maradványok mikrobiológiai lebontása során keletkező szerves savakat is tartalmaz, amelyek különösen nagy szerepet játszanak a savasodásban (biogén tényező) (MÁTÉ F. 1987). A humuszosodás alkalmával képződött savas jellegű szerves anyagok, ha elegendő mennyiségű szénsavas mész van a talajban, a mész kalciumjával sót, kalcium-humátot képeznek (STEFANOVITS P. 1981). A talaj szilárd fázisával egyensúlyban lévő talajoldat kémhatása a különböző pufferoldatokéhoz hasonló savas (és lúgos) behatásra kevésbé változik, mint a desztillált vizé, a talaj képes tehát e hatásokat jelentős pufferkapacitása révén tompítani (MÁTÉ F. 1987). Az odorvári mintaterületen két különböző talajtípus képződött mészkövön. A köves sziklás váztalaj a fekete rendzina lepusztulás-terméke. A mészkőtörmelék és az oldott mésztartalom biztosítja a talaj pufferképességét a savanyú esővízzel szemben. A CaCO 3 ot MgCO 3 ot tartalmazó talajokban a H + - többlet a karbonátok oldódása közben lekötődik és a talajréteg kémhatását a CaCO 3 Ca(HCO 3 ) 2 -H 2 CO 3 pufferrendszer szabályozza, a egyensúlynak megfelelően (FILEP GY. 1988). CaCO 3 (H + + HCO 3 ) Ca HCO 3 CO 2 + H 2 O Ezért a talajoldal ph-ja mindaddig nem csökken, amíg a rendszer szilárd fázisában Caés Mg-karbonát van. Az oldatba került Ca- és Mg-ionokat a szivárgó víz már könnyen kilúgozhatja (FILEP GY. 1988). A köves, sziklás váztalaj Odorvár K-i, DK-i és D-i lejtőin, foltszerűen helyezkedik el. A csupasz sziklafelszínre érkező csapadékvíz gyenge vagy erősen savas kémhatású. A szabad légköri széndioxid oldása után a csapadékvíz ph-ra 5,6, de ha egyéb szennyezőanyagokat is magába foglal, ph-ja 4,5 vagy még alacsonyabb (HORVÁTH L. és MÉSZÁROS E. 1980). A sziklafelületen lefolyó víz a gyors mozgás ellenére is elkezdi a mészkő oldását (esőcsatorna karrok=rillen karr). Ha a víz nem telítődik, akkor a repedésekben összegyűlt vékony talajszelvényben további Ca-ion felvételére képes. Ezt a folyamatot erősítik a lebomló szerves anyagokból származó humuszsavak is. A talaj humusz tartalma 1987 nyarán 5,5 %, 1991 nyarán 9,9 % volt. A talaj savanyodásában már a savanyú erdőtalajjal szemben a savanyú csapadékvizek dominálnak. A két év mérési adatai között nagyságrendi különbségeket tapasztaltam. A savanyodást okozó szulfát és nitrát tartalom 1987-ben a talaj 5 és 10 cm-es mélységében 8,4 és 3,5 ppm, illetve 2,9 és 6,6 ppm volt ben ugyanezek az anionok már 20,4 és 19,2 ppm, illetve 42,4 és 5,5 ppm mennyiségben fordultak elő (3-4. ábra). Mindkét anion eloszlása a talajszelvényben azt mutatja, hogy ez a vékony talajréteg is közömbösíti a savanyú esővizeket, de a növekvő iontartalom azt bizonyítja, hogy talajkolloidok felszínén egyre több anion kötődik meg. A kolloidok anion megkötő képessége véges, így ha a csapadék szulfát és nitrát tartalma nem csökken a talaj pufferképessége kimerül. Ha ez bekövetkezik, akkor a néhány méteres fedőréteg alatt elhelyezkedő Hajnóczy-barlang Óriástermében megjelenhetnek az oldóképes alászivárgó vizek és megindulhat a cseppkövek degradációja. A teremben már megfigyelhető cseppkőpusztulás két okra vezethető vissza. Az egyik a terem levegőjének alacsonyabb páratartalma. A szárazabb levegőben a cseppkövek

5 kiszáradnak, porlanak és a cseppkőrétegek lemezesen elválnak egymástól. A másik ok a denevér guanó. A csepegő vizek átszivárognak a néhol 10 cm vastagságot is elérő szerves anyagon és az aggresszívvé váló víz a felszíni oldásformákhoz hasonló képződményeket hoz létre. Hasonló megfigyeléseket tehetünk a fekete rendzina vizsgálatánál is. A ph csökkenése szembetűnő (2. ábra), amely összhangban van a humusz (5. ábra), a szulfát- és a nitrát tartalom (3-4. ábra) növekedésével. A 91-es minták nitrát tartalma háromszorosa, szulfát tartalma tízszerese a 87-es mintáknak. 5.ábra. Humusz tartalom odorvári talajokban 87-es és 91-es mintákból (Jelmagy. 1. ábra) Következtetések 1. A savanyú erdőtalaj savanyodási folyamata döntően kőzethatású, amelyet tovább erősít a savanyú csapadék. 2. A savanyú erdőtalaj alapkőzete az agyagpala fokozatosan kivékonyodik az Odorlápa lejtőin, így fokozatosan növekszik a talaj Ca-ion tartalma és pufferképessége. Az Odor-lápától Ny-ra a savanyodási folyamatok erősödnek. 3. A köves, sziklás váztalaj és fekete rendzina pufferképessége jó, de a talajkolloidok felszínén egyre növekszik a megkötött anionok mennyisége. 4. A mészkő alapkőzeten képződött talajok savanyodását a savas esők és a savanyú humuszképződés erősíti. 5. A növényzet és a talaj jelentős szerepet játszik a karsztos mikroformák kialakulásában IRODALOM BOHN.H.L.-McNEAL.B.L.-O, CONNOR.G.A Talajkémia. Mezőgazdasági -Gondolat Kiadó Bp. 270 p. FILEP GY Talajkémia Akadémiai Kiadó, Bp. P MÁTÉ F Talajsavanyodás környezetsavanyodás. Term. Vil. 5. sz. p MÉSZÁROS E. HORVÁTH L A levegő regionális háttérszennyezettsége Magyarországon Időjárás 84. p MOHNEN. V. A A savas eső. Tudomány p MUCSI L Karszttalajvizsgálatok Odorvár környékén. Szakdolgozat kézirat Szeged p MUCSI L Connection between differenc soil-types and seeping water system in the cave-hajnóczy. Budapest X. Nemzetközi Barlangtani Kongresszus II. Kötet p S-TEFANOVITS P Talajtan. Mezőgazdasági Kiadó Bp. P. 380